WO1999061776A1 - Ansaugeinrichtung für eine brennkraftmaschine - Google Patents

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WO1999061776A1
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intake
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throttle
suction device
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Inventor
Peter Rankl
Siegfried Deiss
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Siemens Aktiengesellschaft
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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M35/00—Combustion-air cleaners, air intakes, intake silencers, or induction systems specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M35/02—Air cleaners
    • F02M35/0201—Housings; Casings; Frame constructions; Lids; Manufacturing or assembling thereof
    • F02M35/021—Arrangements of air flow meters in or on air cleaner housings

Definitions

  • the invention relates to a suction device for a
  • the suction device referred to as the suction system consists of a housing which has a base body on which a cover is detachably fastened.
  • a filter element in the form of a rectangular filter is arranged within the housing. The filter element is located between the cover and the upper part of the housing and seals an unfiltered air space against a clean air space. The clean air room is cuboid.
  • An air mass measuring device with a pipe section is in
  • Clean air space is arranged, through which the intake air flows to a throttle valve, in which a throttle valve is arranged.
  • the clean air space must have a large volume so that a uniform flow of the intake air in the area of the air mass meter is ensured.
  • the entire suction device therefore takes up a lot of space.
  • the space that is provided in a motor vehicle for an intake device is becoming ever smaller.
  • the object of the invention is to make a suction device compact and simple.
  • FIG. 1 the suction device according to the invention
  • Figure 2 is a sectional view through the
  • An intake device has an air mass measuring device which comprises a pipe section 2 and a sensor 3.
  • the sensor 3 is fastened to the pipe section with a holder 4 and projects into the pipe section 2.
  • the pipe section 2 is expediently made of plastic and thus has a low weight.
  • a simple and high-quality production of the air mass measuring device 1 is ensured if the holder 4 is attached to the pipe section 2 by means of a friction welding process.
  • the holder 4 can also be injection molded with the pipe section 2 in one production step.
  • a flow straightener 7 is preferably arranged downstream of the sensor 3 in the main flow direction of the intake air.
  • the flow straightener 7 consists, for example, of an abenleitan Aunt and a grid for generating micro vortices, which ensures a uniformly directed flow in the area of the sensor 3.
  • a cylinder-shaped air filter 5 is arranged coaxially to the pipe section 5 at its free end located downstream of the sensor 3.
  • the air filter 5 has a tubular free volume about its axis of rotation, which is coaxial to the pipe section 2.
  • a throttle neck 8 is arranged, in which a throttle valve is rotatably mounted.
  • the throttle connector 8 communicates via an intake duct 10 with a collector 11, from which intake manifolds 12, 13, 14, 15 are guided to intake ports (not shown) of the internal combustion engine.
  • Parts of the suction pipes 12 to 15 are part of a lower housing part 16.
  • An upper housing part 17 is shown in FIG. 1 in the state removed from the lower housing part 16.
  • the upper housing part 17 is expediently fastened to the lower housing part 16 by means of a snap connection.
  • a particularly good seal of an unfiltered air container, which is encompassed by the upper housing part 17 and the lower housing part 16, can be achieved by a seal which is provided on the contact surfaces between the upper housing part 17 and the lower housing part 16.
  • the intake air flows through a recess, not shown, in the lower housing part 16 into the raw air container. From there, the intake air flows radially to the axis of rotation of the
  • Air filter 5 through this and is filtered.
  • the air filter In the area of the axis of rotation of the air filter 5, namely coaxially to the pipe section 2, the air filter has a tubular free volume from which the filtered intake air flows towards the pipe section 2.
  • the arrangement of the air filter 5 at the free end of the pipe section 2 is characterized in that the filtered intake air flows into the pipe section in a quasi-laminar manner at the free end of the pipe section. If necessary, the flow straightener 7 can be dispensed with in this way.
  • the free volume in the air filter 5 can be dimensioned very small due to the favorable inflow of the intake air at the free end of the pipe section 2.
  • the area of the pipe section 2 from the free end to the sensor 3 can be made very short, since the Air flows quasi linearly in the area of the free end into the pipe section 2 due to the cylindrical air filter, in which the air flows through the lateral surface.
  • the suction device is thus compact. This is at
  • the unfiltered air container nevertheless has a large free volume, so that the noise emissions of the intake device are low, since tests have shown that the sound waves pass through the air filter almost undamped and are then damped due to the large unused volume in the unfiltered air container.
  • the pipe section 2, the throttle connector 8, the intake duct 10, the collector 11, the lower housing part 16, the upper housing part 17 and the suction pipes 12 to 15 are preferably made of
  • the suction device is extremely compact if the pipe section 2 and the throttle connector 8 are in one piece. This already represents an independent invention.
  • the sensor can then be arranged approximately 1.5 times the distance from the throttle valve. Furthermore, the flow resistances on the flanges necessary in the case of a separate design of the pipe section 2 and the throttle connector 8 are eliminated.
  • a further reduction in the installation space required for the intake device results if the intake duct 10 and the collector 11 are also formed in one piece with the throttle connector 8 and the pipe section 2. This also reduces the flow losses caused by eddies at the edges.
  • a control device 23 is arranged on the lower housing part in such a way that it projects into the unfiltered air volume.
  • a complex sealing in the area of fastening elements with which the control device 23 is fastened to the lower housing part 16 can be dispensed with, since the air mass flow is only detected by the sensor 3 on the clean air side.
  • the suction device After the suction device has been installed, it can be connected to a reference air mass measuring device without being installed in a motor vehicle, which then calibrates the sensor 3, that is to say corresponding map values for the signal from the sensor 3 are determined for different air mass flows and then stores them in a memory of the control device. This ensures a high measuring accuracy of the air mass flow. This is a major advantage, since the desired air ratio in a cylinder of the internal combustion engine can be set extremely precisely.
  • An exhaust gas recirculation valve 18 is arranged directly in a recess provided for this purpose in the intake duct 10.
  • the exhaust gas recirculation valve controls the exhaust gas mass flow through an exhaust gas recirculation pipe 19 which is connected to an exhaust tract, not shown, of the internal combustion engine. Due to the direct arrangement of the exhaust gas recirculation valve 18 on the intake duct 10, the desired exhaust gas mass flow can be set very quickly. In this way, the exhaust gas recirculation rate can be influenced specifically and quickly, as a result of which the harmful emissions of the internal combustion engine can be reduced.
  • a tank ventilation valve 21 is arranged on the intake duct directly in a further recess of the intake duct 10.
  • the tank ventilation valve 10 is connected via a tank ventilation pipe 22 with one not shown
  • the tank vent valve 21 controls the purging of the activated carbon filter.
  • the direct arrangement of the tank ventilation valve 21 on the intake duct 10 enables the purging of the activated carbon filter to be controlled very quickly and precisely. Accordingly, the air ratio in the cylinder of the internal combustion engine can also be set very precisely during the flushing process, as a result of which low emissions are ensured.
  • the throttle valve is operated either via a throttle cable or an e-gas actuator.
  • the suction device is preferably used in so-called shell technology, supplemented by welded plastic elements.
  • the upper part of the housing can also be used to display trademarks.
  • the suction device also includes one
  • Fuel distributor device made of plastic, into which the electrical lines and the coils for the injection valves are injected.
  • the plastic used for the fuel distributor device is preferably a plastic with the designation PA 66, which has a glass fiber content of 35%.
  • the lower housing part 16, the upper housing part 17, the pipe section 2, the throttle connector 8, the intake duct 10, the collector 11 and the suction pipes 12-15 are preferably formed from a plastic with the designation PA 6, which has a glass fiber content of 30%.

Abstract

Eine Ansaugeinrichtung hat eine Luftmassenmesseinrichtung (1), die ein Rohrstück (2) und einen Sensor (3) umfasst. Ferner umfasst die Ansaugeinrichtung einen zylinderförmigen Luftfilter (5), der an einem freien Ende des Rohrstücks (2) koaxial zu diesem angeordnet ist und durch dessen Mantelfläche die Luft einströmt.

Description

Beschreibung
Ansaugeeinrichtung für eine Brennkraftmaschine
Die Erfindung betrifft eine Ansaugeinrichtung für eine
Brennkraftmaschine. Eine derartige Ansaugeinrichtung ist aus der EP 0 664 390 AI bekannt. Die als Ansaugsystem bezeichnete Ansaugeinrichtung besteht aus einem Gehäuse welches einen Grundkörper aufweist auf dem ein Deckel lösbar befestigt ist. Innerhalb des Gehäuses ist ein Filterelement in Form eines Rechteckfilters angeordnet. Das Filterelement befindet sich zwischen dem Deckel und dem Oberteil des Gehäuses und dichtet einen Rohluftraum gegenüber einem Reinluftraum filterwirkend ab. Der Reinluftraum ist quaderförmig ausgebildet. Eine Luftmassenmeßeinrichtung mit einem Rohrstück ist in
Reinluftraum angeordnet, durch das die Ansaugluft hin zu einem Drosselstutzen strömt, in dem eine Drosselklappe angeordnet ist. Der Reinluftraum muß bei der bekannten Ansaugeeinrichtung ein großes Volumen aufweisen, damit eine gleichmäßige Strömung der Ansaugluft im Bereich des Luftmassenmessers gewährleistet ist. Die gesamte Ansaugeinrichtung hat demnach einen hohen Platzbedarf. Der Bauraum, der in einem Kraftfahrzeug für eine Ansaugeinrichtung vorgesehen ist, wird jedoch immer geringer.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Ansaugeinrichtung kompakt und einfach auszubilden.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den ünteransprüchen gekennzeichnet.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden unter Bezugnahme auf die schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 die erfindungsgemäße Ansaugeinrichtung, Figur 2 eine Schnittbilddarstellung durch die
Ansaugeinrichtung gemäß Figur 1 entlang einer Schnittlinie II-II' .
Elemente gleicher Konstruktion und Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Eine Ansaugeinrichtung hat eine Luftmassenmeßeinrichtung, die ein Rohrstück 2 und einen Sensor 3 umfaßt. Der Sensor 3 ist mit einer Halterung 4 an dem Rohrstück befestigt und ragt in das Rohrstück 2 hinein. Das Rohrstück 2 ist zweckmäßigerweise aus Kunststoff ausgebildet und hat somit ein geringes Gewicht. Eine einfache und hochwertige Herstellung der Luftmassenmeßeinrichtung 1 ist gewährleistet, wenn die Halterung 4 über einen Reibschweißvorgang an das Rohrstück 2 angebracht ist. Die Halterung 4 kann aber auch in einem Fertigungsschritt mit dem Rohrstück 2 gespritzt sein. Bevorzugt ist ein Strömungsgleichrichter 7 in der Hauptströmungsrichtung der Ansaugluft stromabwärts des Sensors 3 angeordnet. Der Strömungsgleichrichter 7 besteht beispielsweise aus einer abenleitanordnung und einem Gitter zum Erzeugen von Mikrowirbeln, womit eine gleichmäßig gerichtete Strömung im Bereich des Sensors 3 gewährleistet ist.
Ein zylinderför iger Luftfilter 5 ist koaxial zu dem Rohrstück 5 an seinem stromabwärts des Sensors 3 liegenden freien Ende angeordnet. Der Luftfilter 5 hat um seine Drehachse ein rohrförmiges freies Volumen, daß koaxial zu dem Rohrstück 2 ist. An dem anderen freien Ende des Rohrstückes 2 ist ein Drosselstutzen 8 angeordnet, in dem eine Drosselklappe drehbar gelagert ist. Der Drosselstutzen 8 kommuniziert über einen Ansaugkanal 10 mit einem Sammler 11, von dem Saugrohre 12, 13, 14, 15 zu nicht dargestellten Einlassen von Zylindern der Brennkraftmaschine geführt sind. Teile der Saugrohre 12 bis 15 sind Bestandteil eines Gehäuseunterteils 16. Ein Gehäuseoberteil 17 ist in Figur 1 in dem von dem Gehäuseunterteil 16 abgenommenen Zustand dargestellt. Das Gehäuseoberteil 17 wird zweckmäßigerweise mittels einer Schnapp-Verbindung an dem Gehäuseunterteil 16 befestigt. Eine besonders gute Abdichtung eines Rohluftbehälters, der durch das Gehäuseoberteil 17 und das Gehäuseunterteil 16 umfaßt wird, läßt sich durch eine Dichtung erreichen, die an den Kontaktflächen zwischen dem Gehäuseoberteil 17 und dem Gehäuseunterteil 16 vorgesehen ist.
Die Ansaugluft strömt durch eine nicht dargestellte Ausnehmung in dem Gehäuseunterteil 16 in den Rohluftbehälter. Von dort strömt die Ansaugluft radial zu der Drehachse des
Luftfilters 5 durch dieses hindurch und wird dabei gefiltert. Im Bereich der Drehachse des Luftfilters 5 und zwar koaxial zu dem Rohrstück 2 hat der Luftfilter ein rohrförmiges freies Volumen von dem die gefilterte Ansaugluft hin zu dem Rohrstück 2 strömt.
Die Anordnung des Luftfilters 5 an dem freien Ende des Rohrstücks 2 zeichnet sich dadurch aus, daß die gefilterte Ansaugluft bereits quasi laminar an dem freien Ende des Rohrstücks in das Rohrstück einströmt. Gegebenenfalls kann so auf dem Strömungsgleichrichter 7 verzichtet werden. Das freie Volumen in dem Luftfilter 5 kann sehr klein dimensioniert werden auf Grund der günstigen Einströmung der Ansaugluft an dem freien Ende des Rohrstückes 2. Ferner kann der Bereich des Rohrstücks 2 von dem freien Ende bis zu dem Sensor 3 sehr kurz ausgebildet werden, da die Luft aufgrund des zylinderförmig ausgebildeten Luftfilters, bei dem die Luft durch die Mantelfläche einströmt, quasi linear im Bereich des freien Endes in das Rohrstück 2 einströmt. Somit ist die Ansaugeinrichtung kompakt ausgebildet. Dies ist bei
Kraftfahrzeugen, insbesondere bei Kleinfahrzeugen, mit einem sehr begrenzten Bauraum in dem Motorraum ein gewichtiger Vorteil. Der Rohluftbehälter hat dennoch ein großes freies - Volumen, so daß die Geräuschemmisionen der Ansaugeinrichtung gering sind, da Versuche gezeigt haben, dass die Schallwellen nahezu ungedämpft durch den Luftfilter hindurchtreten und dann aufgrund des großen freien Volumens im Rohluftbehälter gedämpft werden.
Vorzugsweise sind das Rohrstück 2, der Drosselstutzen 8, der Ansaugkanal 10, der Sammler 11, das Gehäuseunterteil 16, das Gehäuseoberteil 17 und die Saugrohre 12 bis 15 aus
Kunststoff ausgebildet. Dadurch ist ein geringes Gewicht der Ansaugeinrichtung gewährleistet und eine variable Formgebung der Ansaugeinrichtung möglich. Die Ansaugeinrichtung ist äußerst kompakt ausgebildet, wenn das Rohrstück 2 und der Drosselstutzen 8 einstückig sind. Dies stellt bereits eine eigenständige Erfindung dar. Der Sensor kann dann in etwa dem 1,5-fachen Abstand zu der Drosselklappe angeordnet sein. Ferner entfallen die Strömungswiderstände an den bei einer getrennten Ausbildung des Rohrstücks 2 und des Drosselstutzens 8 notwendigen Flanschen.
Eine weitere Reduzierung des benötigten Bauraums für die Ansaugeinrichtung ergibt sich, wenn auch noch der Ansaugkanal 10 und der Sammler 11 mit dem Drosselstutzen 8 und dem Rohrstück 2 einstückig ausgebildet sind. Dadurch werden auch die Strömungsverluste reduziert, die durch Verwirbelungen an Kanten hervorgerufen werden.
Eine Steuereinrichtung 23 ist an dem Gehäuseunterteil angeordnet und zwar derart, daß sie in das Rohluftvolumen hineinragt. Auf eine aufwendige Abdichtung im Bereich von Befestigungselementen, mit denen die Steuereinrichtung 23 an dem Gehäuseunterteil 16 befestigt ist, kann verzichtet werden, da der Luftmassenstrom erst reinluftseitig von dem Sensor 3 erfaßt wird. Nach der Montage der Ansaugeinrichtung kann diese ohne in einem Kraftfahrzeug eingebaut zu sein dann mit einer Referenz-Luftmassenmeßeinrichtung verbunden werden, die dann den Sensor 3 kalibriert, also entsprechende Kennfeldwerte für das Signal des Sensors 3 bei verschiedenen Luftmassenströmen ermittelt und diese dann in einem Speicher der Steuereinrichtung ablegt. Dadurch ist eine hohe Meßgenauigkeit des Luftmassenstroms gewährleistet. Dies ist ein gewichtiger Vorteil, da so das gewünschte Luftverhältnis in einem Zylinder der Brennkraftmaschinen äußerst präzise eingestellt werden kann.
Ein Abgasrückführventil 18 ist direkt in einer dafür vorgesehenen Ausnehmung im Ansaugkanal 10 angeordnet. Das Abgasrückführventil steuert den Abgasmassenstrom durch ein Abgasrückführrohr 19 das mit einem nicht dargestellten Abgastrakt der Brennkraftmaschine verbunden ist. Durch die unmittelbare Anordnung des Abgasrückführventils 18 an dem Ansaugkanal 10 kann der gewünschte Abgasmassenstrom sehr schnell eingestellt werden. So kann die Abgasrückführrate gezielt und schnell beeinflußt werden, wodurch die Schadsto.f_femissionen der Brennkraftmaschine gesenkt werden können.
Ferner ist ein Tankentlüftungsventil 21 an dem Ansaugkanal direkt in einer weiteren Ausnehmung des Ansaugkanals 10 angeordnet. Das Tankentlüftungsventil 10 ist über ein Tankentlüftungsrohr 22 mit einem nicht dargestellten
Aktivkohlefilter verbunden. Das Tankentlüftungsventil 21 steuert das Spülen des Aktivkohlefilters. Die direkte Anordnung des Tankentlüftungsventils 21 an dem Ansaugkanal 10 ermöglicht ein sehr schnelles und genaues Steuern des Spülens des Aktivkohlevilters . Demnach kann auch während des Spülvorgangs das Luftverhältnis in dem Zylinder der Brennkraftmaschine sehr präzise eingestellt werden, wodurch geringe Emissionen gewährleistet sind.
Die Drosselklappe wird entweder über einen Gaszug oder einen E-Gas Steller betätigt. Vorzugsweise wird die Ansaugeinrichtung in der sogenannten Schalentechnologie, ergänzt durch angeschweißte Elemente aus Kunststoff, hergestellt. Das Gehäuseoberteil kann gleichzeitig zur Darstellung von Markenzeichen eingesetzt werden.
Vorzugsweise umfaßt die Ansaugeinrichtung auch noch eine
Kraftstoff-Verteiler-Einrichtung aus Kunststoff, in den die elektrischen Leitungen und die Spulen für die Einspritzventile eingespritzt sind. Als Kunststoff kommt für die Kraftstoff-Verteiler-Einrichtung vorzugsweise ein Kunststoff mit der Bezeichnung PA 66 zum Einsatz, der einen Glasfaseranteil von 35% hat. Das Gehäuseunterteil 16, das Gehäuseoberteil 17, das Rohrstück 2, der Drosselstutzen 8, der Ansaugkanal 10, der Sammler 11 und die Saugrohre 12-15 sind vorzugsweise aus einem Kunststoff mit der Bezeichnung PA 6 ausgebildet, der einen Glasfaseranteil von 30% hat.

Claims

Patentansprüche
1. Ansaugeinrichtung für eine Brennkraftmaschine mit einer Luftmassenmeßeinrichtung (1), die ein Rohrstück (2) und einen Sensor (3) umfaßt und mit einem zylinderförmigen Luftfilter (5), der an einem freien Ende des Rohrstücks (2) koaxial zu diesem angeordnet ist und durch dessen Mantelfläche die Luft einströmt .
2. Ansaugeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Drosselklappe (9) vorgesehen ist, die in einem Drosselstutzen (8) angeordnet ist, und daß das Rohrstück (2) und der Drosselstutzen (8) einstückig ausgebildet sind.
3. Ansaugeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrstück (2) , der Drosselstutzen (8) und die Drosselklappe (9) aus Kunststoff bestehen.
4. Ansaugeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftmassenmeßeinrichtung (1) einen
Strömungsgleichrichter (7) hat, der über einen Reibschweiß- Vorgang an das Rohrstück (2) angebracht ist.
5. Ansaugeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Steuereinrichtung (23) für die Brennkraftmaschine umfaßt, die zum Kalibrieren des Sensors (3) vorgesehen ist.
6. Ansaugeinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Drosselstutzen (8) einstückig mit einem Ansaugkanal (10) und einem Sammler (11) ausgebildet ist.
7. Ansaugeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abgasrückführventil (18) an dem Ansaugkanal (10) angeordnet ist, daß den Abgasmassenstrom in den Ansaugkanal (10) steuert.
8. Ansaugeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Tankentlüftungsventil (21) an dem Ansaugkanal (10) angeordnet ist.
PCT/DE1999/001434 1998-05-26 1999-05-11 Ansaugeinrichtung für eine brennkraftmaschine WO1999061776A1 (de)

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